第3章　固体和液体
第1节　晶体和非晶体
?第2节　半导体
课前自主学案
核心要点突破
课堂互动讲练
课标定位
知能优化训练
   
 第
   1、2
节　
课标定位
学习目标：1.知道固体以及晶体的分类，知道晶体和非晶体在外形上和物理性质上的区别．
2．知道晶体可分为单晶体和多晶体，了解它们物理性质上的不同．
3．了解晶体的微观结构．
4．知道什么是半导体，了解半导体材料在生产实际中的应用．
重点难点：1.晶体和非晶体的物理特性．
2．固体的微观结构．
课前自主学案
一、晶体和非晶体
1．固体分类：(1)晶体：金刚石、食盐、石英、云母、明矾、硫酸铜等天然具有规则的几何形状．
(2)非晶体：玻璃、松香、沥青、橡胶、蜂蜡等天然不具有规则的几何形状．
2．晶体具有各向____性，非晶体具有各向____性．
异
同
二、单晶体和多晶体
形状
形状
熔点
异性
熔点
同性
三、晶体的微观结构
在各种晶体中，分子(或原子、离子)形成一个有______、 ______排列的结构，称为晶体的点阵结构．例如食盐晶体中钠离子(Na＋)和氯离子(Cl－)构成的点阵结构．如图3－1－1所示．



图3－1－1
规则
周期
四、固体性质的微观解释
1．固体具有一定的体积和形状：构成固体的微粒排列非常紧密，微粒间______很大，绝大多数粒子只在各自______位置附近做小范围的无规则振动．
2．晶体具有各向异性：沿不同方向上物质微粒的排列情况______．
引力
平衡
不同
3．同一物质物理性质可能不同：有的物质在不同条件下能够生成不同的晶体．那是因为组成它们的微粒能够按照___________在空间分布．如碳原子如果按图3－1－2甲那样排列，就成为______，而按图乙那样排列，就成为________．
　　　 　　
　　　　　　　　


图3－1－2
不同规则
石墨
金刚石
五、半导体
1．半导体的特性
(1)固体按导电性能可分三类：
① ____体：有些物质(例如金、银、铜、铝等)导电性质好．
② ______体：有些物质(例如陶瓷、云母、塑料、橡胶等)导电性能很差．
③ ______体：有些物质(例如锖、硅、砷化镓等)的导电性能介于导体与绝缘体之间．
导
绝缘
半导
(2)半导体的特性、半导体的导电性能会随着一些物理因素的改变而改变，具有______特性、 ______特性和______特性．
2．晶体管、集成电路
(1)半导体二极管：具有______导电性，可将交流电变成直流电．
(2)三极管：具有______信号或开、关电流的作用．
(3)集成电路：用来对信息进行存储、处理、控制和显示．
掺杂
热敏
光敏
单向
放大
3．各种特殊性能的半导体器件
(1)光敏电阻：在光照条件下，电阻率迅速______．
(2)热敏电阻：有____温度系数热敏电阻和____温度系数热敏电阻．
(3)发光二极管(LED)
下降
负
正
核心要点突破
一、晶体和非晶体的比较
1．单晶体、多晶体及非晶体的区别与联系
(1)区别：固体可以分为晶体、非晶体两大类，其中晶体又分为单晶体和多晶体，其区别和联系如下：
(2)联系：在一定条件下，晶体可以变为非晶体，非晶体也可以变为晶体．
2．正确理解单晶体的各向异性
(1)在物理性质上，单晶体具有各向异性，而非晶体则是各向同性的．
①单晶体的各向异性是指单晶体在不同方向上的物理性质不同，也就是沿不同方向去测试单晶体的物理性能时，测试结果不同．
②通常所说的物理性质包括弹性、硬度、导热性能、导电性能、磁性等．
(2)单晶体具有各向异性，并不是说每一种单晶体都能在各种物理性质上表现出各向异性，举例如下：
①云母、石膏晶体在导热性上表现出显著的各向异性——沿不同方向传热的快慢不同．
②方铅矿石晶体在导电性上表现出显著的各向异性——沿不同方向电阻率不同．
③立方体形的铜晶体在弹性上表现出显著的各向异性——沿不同方向的弹性不同．
④方解石晶体在光的折射上表现出各向异性——沿不同方向的折射率不同．
即时应用 (即时突破，小试牛刀)
1．下列说法中，正确的是(　　)
A．显示各向异性的物体必定是晶体
B．不显示各向异性的物体必定是非晶体
C．具有确定熔点的物体必定是晶体
D．不具有确定熔点的物体必定是非晶体
解析：选ACD.晶体具有各向异性，非晶体具有各向同性，所以只要是各向异性者必为晶体，A项正确；但多晶体对外不显示各向异性，而显示各向同性，所以不显示各向异性的物体不一定是非晶体，故B项错误；无论是单晶体还是多晶体均有确定的熔点，非晶体没有确定的熔点，故C、D项正确．
二、晶体的微观结构与物理性质
1．晶体微观结构
(1)组成晶体的物质微粒有规则地在空间排列，呈现周而复始的周期性．
(2)晶体内部各微粒之间存在很强的相互作用力，结构的不同、结构距离的不同、作用力的大小也不同,微粒被相互的作用力约束在一定的位置上．
(3)微粒在各自的平衡位置附近做微小的振动．当外界干扰强烈或温度变化时，结构也发生变化，周期性被破坏，晶体也可以转为非晶体．
2．物理性质
晶体的微观结构决定其宏观物理性质，改变物质的微观结构从而改变物质的属性，如碳原子可以组成性质差别很大的石墨和金刚石，有些晶体和非晶体在一定条件下可以相互转化．
特别提醒：晶体、非晶体的区分关键是看有无固定的熔点，单晶体与多晶体的区分关键是看有无规则外形及物理性质是各向异性还是各向同性．
即时应用 (即时突破，小试牛刀)
2．(2011年广东珠海高二检测)下列说法中正确的是(　　)
A．黄金可以切割加工成任意形状，所以是非晶体
B．同一种物质只能形成一种晶体
C．单晶体的所有物理性质都是各向异性的
D．玻璃没有确定的熔点，也没有规则的几何形状
解析：选D.所有的金属都是晶体，因而黄金也是晶体. 只是因为黄金多晶体内部小晶粒的排列杂乱无章，才使黄金没有规则的几何形状，故A错．同一种物质可以形成多种晶体，如碳可以形成金刚石和石墨两种晶体，故B错．单晶体的物理性质各向异性是某些物理性质各向异性，有些物理性质各向同性，故C项错．玻璃是非晶体，因而没有确定的熔点和规则的几何形状，D项对．
三、纳米技术
纳米是一个长度单位，符号是nm.1 nm＝10－9 m．一般分子的直径大约为0.3～0.4 nm，蛋白质分子比较大，可达几十纳米；病毒的大小为几百纳米．纳米科学技术是纳米尺度内(0.1～100 nm)的科学技术，研究对象是一小堆分子或单个的原子、分子．
研究表明，在纳米尺度内会发生很多新的现象，在技术上会有很多新进展，借助扫描隧道显微镜观察和操纵原子、分子．实际上就是一种纳米技术．例如，在电子和通信方面，用纳米薄层和纳米点制造纳米电子器件——存储器、显示器、传感器等，使器件的尺寸更小、运行的速度更快、耗能更少；在医疗方面，制造纳米结构药物以及生物传感器，研究生物膜和DNA的精细结构，在生命科学领域实现技术突破；在制造业方面，利用纳米机械制造蜜蜂大小的直升机……
纳米科学技术是现代科学技术的前沿，在世界范围内备受重视，这个领域内的竞争异常激烈．我国科学家也在进行纳米科学技术的研究，并取得了一定成绩，具有世界先进水平．
课堂互动讲练
            (2011年昆明高二检测)关于晶体和非晶体，下列说法中正确的是(　　)
A．有规则几何外形的固体一定是晶体
B．晶体在物理性质上一定是各向异性的
C．非晶体不可能转化为晶体
D．晶体有确定的熔点，非晶体没有确定的熔点
【精讲精析】　因为外形是否规则可以用人工的方法处理，所以选项A错；多晶体在物理性质上是各向同性的，B错；实验证明非晶体在适当的条件下可以转化为晶体，C错；晶体与非晶体的区别表现在是否有确定的熔点．答案为D.
【答案】　D
【方法总结】　判断晶体与非晶体的方法：晶体与非晶体最本质的区别是晶体有确定的熔点，而非晶体无确定的熔点，由于多晶体和非晶体都是具有各向同性，没有规则外形的特点，仅从各向同性或几何形状不能断定某一固体是晶体还是非晶体．
             下列叙述中错误的是(　　)
A．晶体的各向异性是由于它的微粒按空间点阵排列
B．单晶体具有规则的几何外形是由于它的微粒按一定规律排列
C．非晶体有规则的几何形状和确定的熔点 
D．石墨的硬度与金刚石差得多，是由于它的微粒没有按空间点阵分布
【思路点拨】　结合晶体和非晶体的特性及影响其特性的微观结构特点进行思考判断．
【自主解答】　晶体内部微粒排列的空间结构决定着晶体的物理性质不同；也正是由于它的微粒按一定规律排列，使单晶体具有规则的几何形状．石墨与金刚石的硬度相差甚远是由于它们内部微粒的排列结构不同，石墨的层状结构决定了它的质地柔软,而金刚石的网状结构决定了其中碳原子间的作用力很强，所以金刚石有很大的硬度．
【答案】　CD
【规律总结】　由于晶体和非晶体的微粒在排列上的规律不同，所以导致在各自不同方向上导热性、导电性、机械强度等物理性质不同．
变式训练　晶体表现出各向异性是由于(　　)
A．晶体在不同方向上物质微粒的排列情况不同
B．晶体在不同方向上物质微粒的排列情况相同
C．晶体内部结构的无规则性
D．晶体内部结构的有规则性
解析：选AD.组成晶体的物质微粒是有规则排列的,由于在不同方向上物质微粒的排列情况不同，造成晶体在不同方向上的物理性质不同，选项A、D正确．
知能优化训练
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